一种吸铁屑装置设计

王大志 曾实现 薛蕊 冯康达 李颜伸

摘要：针过对机加工车间回收难的问题，设计了一种废料自动回收与分离装置，该装置主要包括控制系统、底盘驱动、路径检测、废料回收装置。控制部分采用性价比较高的STM32F103RBT6单片机作为主控芯片，控制板资源丰富;采用直流减速电机作为底盘驱动、底盘采用铝质金属材料，结构稳定;采用电机差速方式转向，转向灵活迅速;采用光电开关检测结合随机覆盖路径规划方法和手机蓝牙控制两种方式，简单易行;废料回收装置通过在传送带内部加上用磁铁实现地面垃圾和铁屑的吸附与传送，节能可靠。

关键词：一种废料自动回收与分离装置;STM32F103RBT6单片机;手机蓝牙控制;节能可靠

1绪论

我国地大物博，矿产资源种类多，其中也有相当丰富的铁矿资源，但是这些矿产资源中可供开发利用的少。经探明，我国铁矿资源有以下特征：我国铁矿资源品位低，低于世界铁矿资源品位平均水平，远低于俄罗斯、巴西等国家;铁矿资源中，贫矿占比远大于富矿，其中贫矿占比约为80%，中小型矿多于大型矿，并且铁矿资源中，占多数的是类型复杂的矿石，多数铁矿难利用。通过我国铁矿资源现状可以了解到，我国铁矿总储量虽然大，但是开发利用的难度较大，因此我国铁资源其实并不丰富。那么，对于废铁回收的意义重大，一方面不仅可以降低不可再生资源的浪费比率，另一方面还可以从一定程度上减少我们国家从国外进口铁矿石的数量。通过金工实习了解到，机械加工制造过程中，会产生大量的铁屑物，废料的处理是车间5S管理中的重要工作，直接影响车间管理水平。铁屑按其形状可分为颗粒状、卷曲状和细粉状，其中颗粒状、卷曲状废料收集起来相对容易，而对于细粉状废料收集过程则相对繁琐。目前，废料收集通常采用人力、机械、电磁、真空方式，常用的废料收集方法有设置废料坑，制作专用的排料器或者通过人工收集，废料坑位置相对固定且占用一定的生产空间，专用排料器适用面狭窄，功能单一，人工收集工作强度大，劳动效率低。经查找资料了解俄罗斯的一家普通机加工车间工人通过在塑料瓶内放入强性永磁铁，通过人工移动塑料瓶将地上的废料吸附在塑料瓶外部，当塑料瓶底部吸附满废料之后将吸附废料的塑料瓶放入收集箱内，取出永磁铁，废料因失去磁力掉落在收集箱，从而实现收集。利用此原理，若能设计出一个废料自动回收装置，将在一定程度上降低工人们的劳动强度，从而实现节省人力。

2工作原理

通过对普通机加工车间废料回收现状的调研，设计出了基于永磁技术的铁屑自动回收与分离装置。包括控制部分、底盘驱动部分、转向机构部分、铁屑收集装置部分、检测部分。整体系统结构简图如图1。

3     结构设计

3.1  控制器选型

控制部分控制部分作为整个装置运行的指挥中心，所以选择好控制器是本设计的重要任务之一。

采用单片机控制，单片机具有以下特点：单片机具有高集成度，小体积的特点，同时单片机运行时可靠性高、控制功能强、使用功耗低，另外单片机便于生产便携式产品、外部引脚有很多可供拓展功能、性价比极高。

3.2.底盘驱动选型

采用轮式底盘驱动，轮式底盘驱动结构简单，造价低，质轻机动性能好，能耗低，适合于在平整路面工作，运行时不损坏路面，声音低，效率高。

3.3  路径检测

采用避障方式，即在装置上加装避障传感器，当遇到障碍物时，自主避开。

3.4  废料分离与传送機构

（1）     废料分离机构

采用永磁铁吸附。永磁铁是指在开路状态下能保证永久具有磁性的磁体，永磁铁具有的最大优点是节能环保，它不需要供电就能正常工作，减少了不可再生能源的利用和消耗。

（2）     废料传送机构

考虑到磁铁可以对铁屑进行吸附且不会跟其他垃圾混合，设计出这种废料收集装置，通过装置内部转轴的转动带动传送带运行，在传送带内部加上永磁铁，小车在行进过程中，地面上的铁屑自动被吸附在传送带上，并随传送带的运动方向开始移动。当到达右侧斜坡部分，传送带失去磁力，吸附在上面的铁屑掉入集屑槽，从而完成对铁屑的收集，而其他垃圾通过传送带和底部从动板摩擦带入垃圾收集槽。废料收集装置平面图见图2。

4结论

废料回收与分离装置的工作原理是通过装置内部转轴的转动带动传送带运行，在传送带内部加上永磁铁，小车在行进过程中，地面上的废料通过边刷和主刷转动传送到传送带上，并随传送带的运动方向开始移动。当转动到垃圾收集槽前，铁屑被吸附到传送带上，垃圾掉入垃圾收集槽，铁屑再经过一段距离到铁屑收集槽中。为防止摩擦力过小使废料在传送带上产生堆积和张紧力过大损耗转轴功率，在传送带上加上挡板，保证废料收集的有效性。将回收与分离装置安装在能够自主规划路径的运行底盘上，可以实现废料的自动和手机遥控回收与分离工作，减少人力，节约资源。

参考文献：

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[3]   陈明.一种可升降式磁力铁屑收集装置设计[J].科技展望，2015，12：78-79.

[4]   雷华.我国工业废料回收中的化学应用分析[J].化工设计通讯，2016，42（10）：112+117.

作者简介：

王大志（2000-），男，山东省济宁人。曾实现，，1979.12，山东嘉祥人，硕士，副教授，研究方向为智能控制。.薛蕊（1981-），女，山东省济宁人，硕士，副教授，研究方向：控制工程。